浅谈LED荧光粉

浅谈LED荧光粉

一，LED荧光粉的种类

YAG铝酸盐荧光粉，

优点：亮度高，发射峰宽，成本低，应用广泛，黄粉效果较好

缺点：激发波段窄，光谱中缺乏红光的成分，显色指数不高，很难超过85

硅酸盐荧光粉

优点：激发波段宽，绿粉和橙粉较好

缺点：发射峰窄，对湿度较敏感，缺乏好的红粉，不太耐高温，不适合做大功率LED，适合用在小功率LED

氮化物荧光粉

优点：激发波段宽，温度稳定性好，非常稳定红粉、绿粉较好

缺点：制造成本较高，发射峰较窄

硫化物荧光粉

优点：激发波段宽红粉、绿粉较好，

缺点：湿度敏感，制造过程中会产生污染，对人有害,有很强的臭味，会腐蚀支架 （属于淘汰的产品但市场有卖假粉的人为了赚取更多的利润，有可以用这种成份的荧光粉来充当好荧光粉）

荧光粉对白光LED光衰的影响

实现白光LED的途径有多种，目前使用最为普遍最成熟的一种是通过在蓝光晶片上涂抹一层黄色荧光粉，使蓝光和黄光混合成白光，所以荧光粉的材质对白光LED的衰减影响很大。

市场最主流的荧光粉是YAG钇铝石榴石荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉，与蓝光LED 芯片相比荧光粉有加速老化白光LED的作用，而且不同厂商的荧光粉对光衰的影响程度也不相同，这与荧光粉的原材料成分关系密切。选用最好材质的白光荧光粉，使做出的白光LED 相比同行在衰减控制方面有了很大的提高。

二、介绍常用的YAG成份荧光粉的相关知识

1.YAG合成工艺比较

固相法缺陷：

1)合成温度高、反应时间长

2)对原料品质要求高

3)粉体团聚严重、样硬、需机械破碎、球磨等后处理

4)形貌不规则、颗粒流动性差、无法进一步进行包膜等后处理工艺

5)难以有效地控制粒径分布

控制反应沉淀法

1)合成温度低、反应时间短

2)合成粉体疏松，无需机械破碎、球磨等后处理工艺

3)形貌规则，颗粒呈球形，流动性和稳定性好

4)颗粒粒径可控

5)容易实现包膜等后处理工艺

2.YAG粉体制备流程比较 控制反应沉淀法

固相法

三、结果与讨论

1.YAG荧光粉XRD分析

图1不同反应方法制备的YAG荧光粉XRD谱图

(a)商用固相法合成 (b)控制反应沉淀法合成

2.控制反应沉淀法制备YAG前驱体颗粒生长机制及SEM分析

前驱体颗粒生长机制

前驱体SEM分析

图2 颗粒在反应器平均停留时间6h，连续通料(a)10h,(b)15h,(c)20h前驱体颗粒生长形貌图 YAG形貌SEM图

图3 不同合成方法制备的YAG粉体的形貌

(a)控制反应沉淀法合成 (b)商用固相法合成

3.YAG粉体荧光发射光谱分析

图4 YAG发射光谱图

结论

1.采用控制反应沉淀法在1200℃成功地制备了由许多大小约1mm的一次粒子紧密团聚而成宏观粒径为9mm左右的球形纯相Y

2.94Al5O12:Ce0.06黄色荧光粉，合成温度比传统的高温固相法降低了约300℃

2.在控制反应沉淀制备球形YAG粉体的过程中，微细粒子的团聚是前驱体颗粒长大的主要方式，连续通料反应20h后，前驱体颗粒球形化程度较好，粒径分布在9mm，因此通过控制反应器内的流体运动状态及连续通料时间能够较好的控制前驱体颗粒形貌及粒径大小，并可以通过优化工艺合成粒径更小的YAG荧光粉。

3.通过荧光光谱分析表明，控制反应沉淀法合成的YAG荧光粉，结晶性好，颗粒形貌规则，分布均匀无烧结，无需进行机械破碎、球磨等后处理工艺。因此，在465nm激发下发射峰在536nm 附近，发射强度比高温固相法提高了大约12%左右。

四，荧光粉的对比

1.生产LED荧光粉现在对于很多企业来说并不难，难的是生产出好的荧光粉激发光效高

用量少的球状形的荧光粉来。

2.下面图解两种形状荧光粉

一般企业生产的片状荧光粉

这种片状结晶体的荧光粉激发光效不高且用量是球状荧光粉多一倍左右

这种球状结晶体的荧光粉激发光效高用量少。

3.分析球状荧光粉如下图

能实现LED所用荧光粉生产出来全部球形的企业比较少，这需要一个技术和工艺上的改进，其主要的核心技术都撑握在国外有着丰富的荧光粉生产历程的荧光粉企业。国内的荧光粉企业需要赶超和追赶国外品牌企业还需要加油。

荧光粉专利知识

关于荧光粉专利的浅谈

白光LED使用的荧光粉有日亚专利的YAG和欧司朗专利的TAG，下文将分别介绍两种荧光粉及它们的专利关系。

YAG主要是Y3Al5O12:Ce以及其变化衍生物(例如在Al内加入Ga)，YAG比较容易做亮。日亚专利写含Y、Al之石榴石，也就是只要含Y，主体为Y、Al石榴石就抵触。YAG的变化、YAG的衍生物，还是源于其专利，例如(Y2.999Tb0.001)Al5O12:Ce。

TAG主要是Tb3Al5O12:Ce以及其变化衍生物，TAG比较难做亮。为了提供高亮度在YAG内加一点Tb，例如(Y2.999Tb0.001)Al5O12:Ce，然后说是TAG，这不正确，不含Y的TAG是欧司朗的专利。TAG荧光粉不可含Y，含Y会被认定为YAG或其衍生物，只要用EDX就可以测出其中的Y。使用TAG是为避日亚专利，含Y的TAG可以说是同时侵犯日亚和欧司朗专利。选择TAG荧光粉一定要注意有没有含Y。

如果在YAG添加微量或少量的其它东西就可以说跟YAG不同，那么(Y2.99999Dy0.00001)Al5O12:Ce

就可算非YAG了，那专利是否就很容易破解了？并非如此，使用YAG抵触YAG专利，使用TAG抵触TAG 专利，使用含Y之TAG却同时抵触YAG及TAG专利。含Y之TAG 无法与日亚专利完全分别，且同时抵触YAG及TAG专利。一般使用TAG是为了避开日亚专利，含有Y的TAG既然无法避开日亚，就失去使用的意义。